Przesyłaj energię na odległość bez przewodów. Przesyłanie prądu bez przewodów poprzez indukcję


Bezprzewodowa transmisja energii elektrycznej

Bezprzewodowa transmisja energii elektrycznej- sposób przesyłania energii elektrycznej bez użycia elementów przewodzących w obwodzie elektrycznym. Do roku przeprowadzono udane eksperymenty z przesyłaniem energii o mocy kilkudziesięciu kilowatów w zakresie mikrofal z wydajnością około 40% - w 1975 r. w Goldstone w Kalifornii oraz w 1997 r. w Grand Bassin na wyspie Reunion ( zasięg około kilometra, badania w zakresie zasilania wsi bez układania kablowej sieci elektrycznej). Zasady technologiczne takiej transmisji obejmują indukcję (na małe odległości i stosunkowo małe moce), rezonans (stosowany w bezstykowych kartach inteligentnych i chipach RFID) oraz kierunkowe elektromagnetyczne dla stosunkowo dużych odległości i mocy (w zakresie od ultrafioletu po mikrofale).

Historia bezprzewodowego przesyłu energii

  • 1820 : André Marie Ampère odkrył prawo (nazwane na cześć jego odkrywcy, prawo Ampère'a) wskazujące, że prąd elektryczny wytwarza pole magnetyczne.
  • 1831 : Michael Faraday odkrył prawo indukcji, ważne podstawowe prawo elektromagnetyzmu.
  • 1862 : Carlo Matteuci jako pierwszy przeprowadził eksperymenty z wykorzystaniem transmisji i odbioru indukcji elektrycznej płaskie cewki spiralne.
  • 1864 : James Maxwell skodyfikował wszystkie poprzednie obserwacje, eksperymenty i równania z zakresu elektryczności, magnetyzmu i optyki w spójną teorię i rygorystyczny matematyczny opis zachowania pola elektromagnetycznego.
  • 1888 : Heinrich Hertz potwierdził istnienie pola elektromagnetycznego. " Urządzenie do wytwarzania pola elektromagnetycznego Hertz był mikrofalowym lub iskrowym nadajnikiem UHF „fal radiowych”.
  • 1891 : Nikola Tesla w swoim patencie nr. 454.622, Elektryczny system oświetlenia.
  • 1893 : Tesla demonstruje bezprzewodowe oświetlenie fluorescencyjne w ramach projektu na Światowe Targi Columbia w Chicago.
  • 1894 : Tesla bezprzewodowo zapala żarówkę w Laboratorium Fifth Avenue, a później w Houston Street Laboratory w Nowym Jorku, wykorzystując „indukcję elektrodynamiczną”, czyli poprzez bezprzewodową wzajemną indukcję rezonansową.
  • 1894 : Jagdish Chandra Bose zdalnie zapala proch i uderza w dzwon za pomocą fal elektromagnetycznych, pokazując, że sygnały komunikacyjne mogą być przesyłane bezprzewodowo.
  • 1895 : A. S. Popow zademonstrował wynaleziony przez siebie odbiornik radiowy na posiedzeniu wydziału fizyki Rosyjskiego Towarzystwa Fizyko-Chemicznego w dniu 25 kwietnia (7 maja)
  • 1895 : Bose przesyła sygnał na odległość około jednej mili.
  • 1896 : Guglielmo Marconi zgłasza wniosek o wynalezienie radia 2 czerwca 1896 r.
  • 1896 : Tesla przesyła sygnał na odległość około 48 kilometrów.
  • 1897 : Guglielmo Marconi przesyła wiadomość tekstową alfabetem Morse'a na odległość około 6 km za pomocą nadajnika radiowego.
  • 1897 : Tesla zgłasza pierwszy ze swoich patentów na wykorzystanie transmisji bezprzewodowej.
  • 1899 : W Colorado Springs Tesla pisze: „Niepowodzenie metody indukcji wydaje się ogromne w porównaniu z metoda wzbudzenia ładunku ziemi i powietrza».
  • 1900 : Guglielmo Marconi nie był w stanie uzyskać patentu na wynalazek radia w Stanach Zjednoczonych.
  • 1901 : Marconi przesyła sygnał przez Ocean Atlantycki za pomocą aparatu Tesli.
  • 1902 : Tesla kontra Reginald Fessenden: Konflikt nr patentu USA. 21.701 „System transmisji sygnału (bezprzewodowy). Selektywne przełączanie lamp żarowych, ogólnie elektroniczne elementy logiczne.”
  • 1904 : Na Wystawie Światowej w St. Louis przewidziana jest nagroda za udaną próbę sterowania silnikiem sterowca o mocy 0,1 KM. (75 W) z energii przesyłanej zdalnie na odległość mniejszą niż 100 stóp (30 m).
  • 1917 : Wieża Wardenclyffe, zbudowana przez Nikolę Teslę w celu przeprowadzania eksperymentów z bezprzewodową transmisją dużej mocy, zostaje zniszczona.
  • 1926 : Shintaro Uda i Hidetsugu Yagi publikują pierwszy artykuł” o regulowanym kierunkowym kanale komunikacyjnym o dużym wzmocnieniu", dobrze znana jako "antena Yagi-Uda" lub antena "kanału falowego".
  • 1961 : William Brown publikuje artykuł badający możliwość przesyłania energii za pomocą mikrofal.
  • 1964 : William Brown i Walter Kronikt pokazują na kanale Wiadomości CBS model helikoptera, który całą potrzebną energię otrzymuje z wiązki mikrofal.
  • 1968 : Peter Glaser proponuje transmisję bezprzewodową energia słoneczna z kosmosu przy użyciu technologii Energy Beam. Uważa się to za pierwszy opis orbitalnego systemu zasilania.
  • 1973 : Pierwszy na świecie pasywny system RFID zademonstrowany w Narodowym Laboratorium w Los Alamos.
  • 1975 : Kompleks łączności głębokiej przestrzeni kosmicznej Goldstone prowadzi eksperymenty z przesyłaniem mocy dziesiątek kilowatów.
  • 2007 : Zespół badawczy kierowany przez profesora Marina Soljačicia z Massachusetts Institute of Technology bezprzewodowo przesłał na odległość 2 m moc wystarczającą do wydajnego oświetlenia żarówki o mocy 60 W. 40% przy użyciu dwóch cewek o średnicy 60 cm.
  • 2008 : Bombardier oferuje nowy produkt do transmisji bezprzewodowej, PRIMOVE, potężny system do stosowania w lekkich tramwajach i silnikach.
  • 2008 : Intel replikuje eksperymenty zespołu Nikoli Tesli z 1894 r. i Johna Browna z 1988 r. dotyczące bezprzewodowego przesyłania energii do energooszczędnych żarówek. 75%.
  • 2009 : Konsorcjum zainteresowanych firm, zwane Wireless Power Consortium, ogłosiło rychłe ukończenie prac nad nowym standardem branżowym dla ładowarek indukcyjnych małej mocy.
  • 2009 : Przedstawiono latarkę przemysłową, która może działać bezpiecznie i być ładowana w sposób bezdotykowy w atmosferze nasyconej gazem łatwopalnym. Produkt ten został opracowany przez norweską firmę Wireless Power & Communication.
  • 2009 : Grupa Haier wprowadziła na rynek pierwszy na świecie całkowicie bezprzewodowy telewizor LCD w oparciu o badania profesora Marina Soljačicia dotyczące bezprzewodowej transmisji mocy i bezprzewodowego domowego interfejsu cyfrowego (WHDI).

Technologia (metoda ultradźwiękowa)

Wynalazek studentów z Uniwersytetu w Pensylwanii. Instalacja została po raz pierwszy zaprezentowana szerokiej publiczności na wystawie The All Things Digital (D9) w 2011 roku. Podobnie jak w przypadku innych metod bezprzewodowego przesyłania czegoś, używany jest odbiornik i nadajnik. Nadajnik emituje ultradźwięki, odbiornik z kolei przetwarza to, co słychać, na energię elektryczną. W momencie prezentacji odległość transmisji sięga 7-10 metrów, wymagana jest bezpośrednia widoczność odbiornika i nadajnika. Wśród znanych cech przesyłane napięcie osiąga 8 woltów, ale odbierana siła prądu nie jest zgłaszana. Stosowane częstotliwości ultradźwiękowe nie mają wpływu na ludzi. Nie ma również informacji o negatywnym wpływie na zwierzęta.

Metoda indukcji elektromagnetycznej

Technika bezprzewodowej transmisji indukcji elektromagnetycznej wykorzystuje pole elektromagnetyczne bliskiego pola w odległościach około jednej szóstej długości fali. Energia bliskiego pola sama w sobie nie jest promieniowaniem, ale zdarzają się pewne straty radiacyjne. Ponadto z reguły występują również straty rezystancyjne. Dzięki indukcji elektrodynamicznej przemienny prąd elektryczny przepływający przez uzwojenie pierwotne wytwarza zmienne pole magnetyczne, które działa na uzwojenie wtórne, indukując w nim prąd elektryczny. Aby osiągnąć wysoką wydajność, interakcja musi być dość bliska. W miarę oddalania się uzwojenia wtórnego od pierwotnego coraz większa część pola magnetycznego nie dociera do uzwojenia wtórnego. Nawet na stosunkowo krótkich dystansach sprzężenie indukcyjne staje się wyjątkowo nieefektywne, marnując większość przesyłanej energii.

Transformator elektryczny to najprostsze urządzenie do bezprzewodowego przesyłu energii. Uzwojenia pierwotne i wtórne transformatora nie są bezpośrednio połączone. Transfer energii następuje w procesie znanym jako wzajemna indukcja. Główną funkcją transformatora jest zwiększanie lub zmniejszanie napięcia pierwotnego. Przykładami wykorzystania zasady indukcji elektrodynamicznej są bezdotykowe ładowarki do telefonów komórkowych i elektryczne szczoteczki do zębów. Kuchenki indukcyjne również korzystają z tej metody. Główną wadą metody transmisji bezprzewodowej jest jej wyjątkowo krótki zasięg. Odbiornik musi znajdować się w bliskiej odległości od nadajnika, aby móc się z nim skutecznie komunikować.

Zastosowanie rezonansu nieznacznie zwiększa zasięg transmisji. W przypadku indukcji rezonansowej nadajnik i odbiornik są dostrojone do tej samej częstotliwości. Wydajność można dodatkowo poprawić, zmieniając kształt fali prądu sterującego z sinusoidalnego na niesinusoidalny przebieg przejściowy. Impulsowy transfer energii odbywa się w kilku cyklach. W ten sposób można przenieść znaczną moc pomiędzy dwoma wzajemnie dostrojonymi obwodami LC przy stosunkowo niskim współczynniku sprzężenia. Cewki nadawcza i odbiorcza to zazwyczaj jednowarstwowe elektromagnesy lub płaska spirala z zestawem kondensatorów, które umożliwiają dostrojenie elementu odbiorczego do częstotliwości nadajnika.

Powszechnym zastosowaniem rezonansowej indukcji elektrodynamicznej jest ładowanie akumulatorów urządzeń przenośnych, takich jak laptopy i telefony komórkowe, implanty medyczne i pojazdy elektryczne. Technika ładowania zlokalizowanego wykorzystuje dobór odpowiedniej cewki przenoszącej w wielowarstwowej strukturze układu uzwojeń. Rezonans jest stosowany zarówno w panelu ładowania bezprzewodowego (obwodzie nadawczym), jak i w module odbiornika (wbudowanym w obciążenie), aby zapewnić maksymalną wydajność przenoszenia mocy. Ta technika transmisji jest odpowiednia dla uniwersalnych podkładek do ładowania bezprzewodowego do ładowania przenośnych urządzeń elektronicznych, takich jak telefony komórkowe. Technikę tę przyjęto jako część standardu ładowania bezprzewodowego Qi.

Rezonansowa indukcja elektrodynamiczna wykorzystywana jest również do zasilania urządzeń nie posiadających baterii, takich jak znaczniki RFID i bezstykowe karty inteligentne, a także do przesyłania energii elektrycznej z cewki pierwotnej do rezonatora śrubowego transformatora Tesli, który jest jednocześnie nadajnikiem bezprzewodowym energii elektrycznej.

Indukcja elektrostatyczna

Prąd przemienny może przepływać przez warstwy atmosfery o ciśnieniu atmosferycznym mniejszym niż 135 mmHg. Sztuka. Prąd przepływa poprzez indukcję elektrostatyczną przez niższą atmosferę na wysokości około 2-3 mil nad poziomem morza oraz poprzez strumień jonów, czyli przewodzenie elektryczne, przez zjonizowany obszar położony na wysokości powyżej 5 km. Intensywne pionowe wiązki promieniowania ultrafioletowego można wykorzystać do jonizacji gazów atmosferycznych bezpośrednio nad dwoma podwyższonymi zaciskami, w wyniku czego powstają plazmowe linie energetyczne wysokiego napięcia prowadzące bezpośrednio do przewodzących warstw atmosfery. W rezultacie pomiędzy dwoma podwyższonymi zaciskami powstaje przepływ prądu elektrycznego, przechodzący do troposfery, przez nią i z powrotem do drugiego terminala. Przewodnictwo elektryczne przez warstwy atmosfery jest możliwe dzięki pojemnościowemu wyładowaniu plazmowemu w zjonizowanej atmosferze.

Nikola Tesla odkrył, że prąd może przepływać zarówno przez ziemię, jak i atmosferę. W trakcie swoich badań dokonał zapłonu lampy na umiarkowanych dystansach oraz zarejestrował transmisję prądu elektrycznego na duże odległości. Wieża Wardenclyffe została pomyślana jako komercyjny projekt transatlantyckiej telefonii bezprzewodowej i stała się prawdziwą demonstracją możliwości bezprzewodowego przesyłania energii w skali globalnej. Instalacja nie została ukończona ze względu na niewystarczające środki finansowe.

Ziemia jest naturalnym przewodnikiem i tworzy jeden obwód przewodzący. Pętla powrotna przebiega przez górną troposferę i dolną stratosferę na wysokości około 7,2 km.

Globalny system przesyłania energii elektrycznej bez przewodów, tak zwany „Światowy System Bezprzewodowy”, oparty na wysokiej przewodności elektrycznej plazmy i wysokiej przewodności elektrycznej Ziemi, został zaproponowany przez Nikolę Teslę na początku 1904 roku i mógł równie dobrze być przyczyną meteorytu Tunguska, który powstał w wyniku „zwarcia” pomiędzy naładowaną atmosferą a ziemią.

Ogólnoświatowy system bezprzewodowy

Wczesne eksperymenty słynnego serbskiego wynalazcy Nikoli Tesli dotyczyły propagacji zwykłych fal radiowych, czyli fal Hertza, fal elektromagnetycznych rozchodzących się w przestrzeni.

W 1919 roku Nikola Tesla napisał: „Uważa się, że prace nad transmisją bezprzewodową rozpocząłem w 1893 roku, ale w rzeczywistości badania i konstruowanie sprzętu zajmowałem się przez poprzednie dwa lata. Od początku było dla mnie jasne, że sukces można osiągnąć dzięki serii radykalnych decyzji. Najpierw należało stworzyć oscylatory wysokiej częstotliwości i oscylatory elektryczne. Ich energia musiała zostać przekształcona w wydajne nadajniki i odebrana na odległość przez odpowiednie odbiorniki. System taki byłby skuteczny, gdyby wykluczał jakąkolwiek ingerencję z zewnątrz i zapewniał jego pełną wyłączność. Z czasem jednak zdałem sobie sprawę, że aby tego typu urządzenia działały skutecznie, muszą być zaprojektowane z uwzględnieniem właściwości fizycznych naszej planety.”

Jednym z warunków stworzenia ogólnoświatowego systemu bezprzewodowego jest budowa odbiorników rezonansowych. W tym celu można zastosować uziemiony rezonator spiralny i podwyższony zacisk cewki Tesli. Tesla osobiście wielokrotnie demonstrował bezprzewodową transmisję energii elektrycznej z cewki nadawczej do cewki odbiorczej Tesli. Stało się to częścią jego bezprzewodowego systemu transmisji (patent USA nr 1119732, Apparatus for Transmitting Electrical Power, 18 stycznia 1902). Tesla zaproponowała zainstalowanie ponad trzydziestu stacji nadawczo-odbiorczych na całym świecie. W tym systemie cewka odbiorcza działa jak transformator obniżający napięcie o wysokim prądzie wyjściowym. Parametry cewki nadawczej są identyczne jak cewki odbiorczej.

Celem ogólnoświatowego systemu bezprzewodowego Tesli było połączenie przesyłu mocy z nadawaniem sygnału radiowego i kierunkową komunikacją bezprzewodową, co wyeliminowałoby potrzebę stosowania licznych linii wysokiego napięcia i ułatwiłoby wzajemne połączenie obiektów wytwarzających energię elektryczną w skali globalnej.

Zobacz też

  • Promień Energii

Notatki

  1. „Elektryczność na wystawie kolumbijskiej” autorstwa Johna Patricka Barretta. 1894, s. 168-169 (angielski)
  2. Eksperymenty z prądami przemiennymi o bardzo wysokiej częstotliwości i ich zastosowanie do metod sztucznego oświetlenia, AIEE, Columbia College, NY, 20 maja 1891 (angielski)
  3. Eksperymenty z prądami przemiennymi o wysokim potencjale i wysokiej częstotliwości, adres IEE, Londyn, luty 1892
  4. O świetle i innych zjawiskach wysokiej częstotliwości, Franklin Institute, Filadelfia, luty 1893 i National Electric Light Association, St. Louis, marzec 1893 (angielski)
  5. Dzieło Jagdisha Chandry Bose: 100 lat badań nad falami milimetrowymi (w języku angielskim)
  6. Jagadish Chandra Bose
  7. Nikola Tesla o swojej pracy z prądami przemiennymi i ich zastosowaniem w telegrafii bezprzewodowej, telefonii i przesyłaniu energii, s. 26-29. (Język angielski)
  8. 5 czerwca 1899, Nikola Tesla Wiosenne notatki Kolorado 1899-1900, Nolit, 1978 (angielski)
  9. Nikola Tesla: Broń kierowana i technologia komputerowa (angielski)
  10. Elektryk(Londyn), 1904 (angielski)
  11. Skanowanie przeszłości: historia elektrotechniki z przeszłości, Hidetsugu Yagi
  12. Przegląd elementów transmisji mocy za pomocą wiązki mikrofalowej, w 1961 r. IRE Int. Konf. Rec., tom 9, część 3, s. 93-105 (angielski)
  13. Teoria i techniki mikrofalowe IEEE, wybitna kariera Billa Browna
  14. Moc ze słońca: jego przyszłość, Science, tom. 162, s. 957-961 (1968)
  15. Patent na satelitę zasilanego energią słoneczną
  16. Historia RFID
  17. Inicjatywa dotycząca kosmicznej energii słonecznej
  18. Bezprzewodowa transmisja mocy dla satelity wykorzystującego energię słoneczną (SPS) (druga wersja robocza autorstwa N. Shinohary), warsztaty kosmicznej energii słonecznej, Georgia Institute of Technology (w języku angielskim)
  19. WC Brown: The History of Power Transmission by Radio Waves: Microwave Theory and Techniques, IEEE Transactions on września 1984, t. 32 (9), s. 1230-1242 (angielski)
  20. Bezprzewodowe przesyłanie mocy za pomocą silnie sprzężonych rezonansów magnetycznych. Nauka (7 czerwca 2007). Zarchiwizowane,
    Uruchomiono nową metodę bezprzewodowego przesyłania energii elektrycznej (rosyjska). MEMBRANA.RU (8 czerwca 2007). Zarchiwizowane od oryginału w dniu 29 lutego 2012 r. Źródło 6 września 2010 r.
  21. Technologia Bombardier PRIMOVE
  22. Intel wyobraża sobie bezprzewodowe zasilanie Twojego laptopa
  23. Specyfikacja bezprzewodowej energii elektrycznej jest już prawie ukończona
  24. TX40 i CX40, latarka i ładowarka z certyfikatem Ex (angielski)
  25. W bezprzewodowym telewizorze HDTV firmy Haier brakuje przewodów, smukły profil (wideo) (angielski) ,
    Bezprzewodowa elektryczność zadziwiła swoich twórców (rosyjski). MEMBRANA.RU (16 lutego 2010). Zarchiwizowane od oryginału w dniu 26 lutego 2012 r. Źródło 6 września 2010 r.
  26. Eric Giler demonstruje bezprzewodową energię elektryczną | Film na TED.com
  27. „Nikola Tesla i średnica Ziemi: omówienie jednego z wielu trybów działania wieży Wardenclyffe”, K. L. Corum i J. F. Corum, Ph.D. 1996
  28. William Beaty, Wiadomość nr 787 grupy Yahoo Wireless Energy Transmission Tech Group, przedrukowana w TEORIA TRANSMISJI BEZPRZEWODOWEJ.
  29. Czekaj, James R., Starożytna i współczesna historia propagacji fali naziemnej EM”, Magazyn anten i propagacji IEEE, Tom. 40, Nie. 5 października 1998.
  30. SYSTEM PRZESYŁU ENERGII ELEKTRYCZNEJ, wrzesień 2012 2, 1897, USA Patent nr. 645.576, marzec 20, 1900.
  31. Muszę tu powiedzieć, że kiedy składałem wnioski z 2 września 1897 r. o przesyłanie energii, w których ujawniono tę metodę, było już dla mnie jasne, że nie muszę mieć terminali na tak dużej wysokości, ale nigdy nie ogłaszano nad moim podpisem niczego, czego bym najpierw nie udowodnił. To jest powód, dla którego żadnemu mojemu twierdzeniu nigdy nie zaprzeczono i nie sądzę, że tak się stanie, ponieważ ilekroć coś publikuję, najpierw przechodzę przez to w drodze eksperymentu, potem na podstawie eksperymentu obliczam, a kiedy spotykam teorię z praktyką Ogłaszam wyniki.
    Byłem wówczas całkowicie pewien, że mógłbym otworzyć zakład komercyjny, gdybym nie mógł robić nic innego, jak tylko to, co robiłem w swoim laboratorium na Houston Street; ale już obliczyłem i odkryłem, że nie potrzebuję dużych wysokości, aby zastosować tę metodę. Mój patent mówi, że rozbijam atmosferę „na lub w pobliżu” terminala. Jeśli moja atmosfera przewodząca znajduje się 2 lub 3 mile nad elektrownią, uważam to za bardzo blisko terminala w porównaniu z odległością mojego terminala odbiorczego, który może znajdować się po drugiej stronie Pacyfiku. To jest po prostu wyrażenie. . . .
  32. Nikola Tesla o swoich pracach nad prądem przemiennym i jego zastosowaniu w telegrafii bezprzewodowej, telefonii i przesyłaniu energii

Jeśli wierzyć historii, rewolucyjny projekt technologiczny został zamrożony z powodu braku odpowiednich środków finansowych Tesli (problem ten prześladował naukowca niemal przez cały czas jego pracy w Ameryce). Ogólnie rzecz biorąc, główny nacisk na niego wywierał inny wynalazca, Thomas Edison i jego firmy, którzy promowali technologię prądu stałego, podczas gdy Tesla pracował nad prądem przemiennym (tzw. „Wojna prądów”). Historia postawiła wszystko na swoim miejscu: obecnie niemal wszędzie w miejskich sieciach elektroenergetycznych wykorzystuje się prąd przemienny, chociaż echa przeszłości trwają do dziś (przykładowo jedną z podanych przyczyn awarii osławionych pociągów Hyundai jest wykorzystanie bezpośrednich obecne linie energetyczne na niektórych odcinkach kolei ukraińskiej).

Wieża Wardenclyffe, w której Nikola Tesla przeprowadzał swoje eksperymenty z elektrycznością (zdjęcie z 1094 r.)

Jeśli chodzi o Wardenclyffe Tower, według legendy Tesla zademonstrował jednemu z głównych inwestorów J.P. Morgana, udziałowca pierwszej na świecie elektrowni wodnej Niagara i zakładów miedziowych (miedź, jak wiadomo, wykorzystuje się w przewodach), działającej instalacji do bezprzewodowego przesyłu prądu, której koszt dla konsumentów wyniósłby (gdyby takie instalacje zostały zbudowane na skalę przemysłową) o rząd wielkości tańsze dla konsumentów, po czym zaprzestał finansowania projektu. Tak czy inaczej, o bezprzewodowej transmisji mocy zaczęto poważnie rozmawiać dopiero 90 lat później, w 2007 roku. I chociaż do całkowitego zniknięcia linii energetycznych z krajobrazu miasta jeszcze daleka droga, już dostępne są takie miłe drobiazgi, jak bezprzewodowe ładowanie urządzenia mobilnego.

Postęp wkradł się niezauważony

Jeśli przejrzymy archiwa wiadomości IT sprzed co najmniej dwóch lat, to w takich zbiorach znajdziemy jedynie nieliczne doniesienia, że ​​określone firmy opracowują ładowarki bezprzewodowe, ani słowa o gotowych produktach i rozwiązaniach (poza podstawowymi zasadami i ogólnymi schematy). Dziś ładowanie bezprzewodowe nie jest już czymś superoryginalnym ani koncepcyjnym. Tego typu urządzenia są sprzedawane z całą mocą (np. LG demonstrowało swoje ładowarki na MWC 2013), są testowane pod kątem pojazdów elektrycznych (robi to Qualcomm), a nawet są używane w w miejscach publicznych(na przykład na niektórych europejskich stacjach kolejowych). Co więcej, istnieje już kilka standardów takiego przenoszenia mocy, a kilka sojuszy je promuje i rozwija.

Podobne cewki odpowiadają za bezprzewodowe ładowanie urządzeń mobilnych, z czego jedna znajduje się w telefonie, a druga w samej ładowarce.

Najbardziej znanym takim standardem jest standard Qi, opracowany przez Wireless Power Consortium, w skład którego wchodzą tak znane firmy, jak HTC, Huawei, LG Electronics, Motorola Mobility, Nokia, Samsung, Sony i około stu innych organizacji. Konsorcjum to powstało w 2008 roku, a jego celem było stworzenie uniwersalnej ładowarki do urządzeń różnych producentów i marek. W swojej pracy norma wykorzystuje zasadę indukcji magnetycznej, gdy stacja bazowa składa się z cewki indukcyjnej, która wytwarza pole elektromagnetyczne, gdy z sieci dostarczany jest prąd przemienny. Ładowane urządzenie zawiera podobną cewkę, która reaguje na to pole i jest w stanie zamienić otrzymaną przez nią energię na prąd stały, który służy do ładowania akumulatora (więcej o zasadzie działania można dowiedzieć się na stronie konsorcjum http:/ /www.wirelesspowerconsortium.com/what-we-do/how-it-works/). Dodatkowo Qi obsługuje protokół przesyłania danych pomiędzy ładowarkami a urządzeniami ładującymi z prędkością 2 kb/s, który służy do przesyłania danych o wymagana objętośćładowanie i wykonanie wymaganej operacji.

Dziś wiele smartfonów obsługuje ładowanie bezprzewodowe z wykorzystaniem standardu Qi, a ładowarki są uniwersalne dla wszystkich urządzeń obsługujących ten standard.

Qi ma także poważnego konkurenta – Power Matters Alliance, do którego należą AT&T, Duracell, Starbucks, PowerKiss i Powermat Technologies. Nazwy te dalekie są od czołówki w świecie technologii informatycznych (zwłaszcza sieci kawiarni Starbucks, która jest w sojuszu, bo zamierza wprowadzić tę technologię), - specjalizują się w szczególności w zagadnieniach energetycznych. Sojusz ten powstał nie tak dawno temu, bo w marcu 2012 roku, w ramach jednego z programów IEEE (Instytut Inżynierów Elektryków i Elektroników). Promowany przez nich standard PMA działa na zasadzie indukcji wzajemnej – jest to szczególny przykład indukcji elektromagnetycznej (której nie należy mylić z indukcją magnetyczną stosowaną przez Qi), gdy zmienia się prąd w jednym z przewodników lub gdy względne położenie zmieniają się przewodniki, zmienia się strumień magnetyczny przepływający przez obwód drugiego, pole magnetyczne generowane przez prąd w pierwszym przewodniku, co powoduje wystąpienie siła elektromotoryczna w drugim przewodniku i (jeśli drugi przewodnik jest zamknięty) indukowany prąd. Podobnie jak w przypadku Qi, prąd ten jest następnie przekształcany na prąd stały i wprowadzany do akumulatora.

Cóż, nie zapomnij o Alliance for Wireless Power, w skład którego wchodzą Samsung, Qualcomm, Ever Win Industries, Gill Industries, Peiker Acustic, SK Telecom, SanDisk itp. Organizacja ta nie przedstawiła jeszcze gotowe rozwiązania, ale wśród jego celów jest między innymi opracowanie ładunków, które przenikałyby przez powierzchnie niemetaliczne i nie korzystałyby z cewek.

Jednym z celów Alliance for Wireless Power jest możliwość ładowania bez konieczności przywiązania do określonej lokalizacji lub rodzaju powierzchni.

Z tego wszystkiego można wyciągnąć prosty wniosek: po roku, dwóch, większość nowoczesne urządzenia będzie można ładować bez użycia tradycyjnych ładowarek. Na razie moc ładowania bezprzewodowego jest wystarczająca głównie dla smartfonów, ale wkrótce tego typu urządzenia pojawią się także w przypadku tabletów i laptopów (Apple niedawno opatentował bezprzewodowe ładowanie iPada). Oznacza to, że problem rozładowywania urządzeń zostanie rozwiązany niemal całkowicie – wystarczy umieścić lub ustawić urządzenie w określonym miejscu, a nawet podczas pracy będzie się ono ładowało (lub, w zależności od mocy, rozładowuje się znacznie wolniej). Z biegiem czasu nie ma wątpliwości, że ich zasięg działania będzie się poszerzał (obecnie konieczne jest użycie specjalnej maty lub stojaka, na którym urządzenie stoi, albo musi być bardzo blisko) i znajdą powszechne zastosowanie w samochodach, pociągach a nawet, być może, samoloty.

No cóż, jeszcze jeden wniosek – najprawdopodobniej nie uda się uniknąć kolejnej wojny formatów pomiędzy różnymi standardami i promującymi je sojuszami.

Czy pozbędziemy się przewodów?

Bezprzewodowe ładowanie urządzeń to oczywiście dobra rzecz. Ale uprawnienia, które się z nim wiążą, są wystarczające tylko do określonych celów. Przy pomocy tych technologii w dalszym ciągu nie da się nawet oświetlić domu, a tym bardziej obsługiwać dużych urządzeń AGD. Niemniej jednak trwają eksperymenty z bezprzewodowym przesyłaniem prądu dużej mocy, które opierają się m.in. na materiałach Tesli. Sam naukowiec zaproponował zainstalowanie na całym świecie (tu najprawdopodobniej chodziło o ówczesne kraje rozwinięte, których było znacznie mniej niż obecnie) ponad 30 stacji odbiorczo-nadawczych, które łączyłyby przesył energii z nadawaniem radiowym i kierunkową komunikacją bezprzewodową , co pozwoliłoby pozbyć się licznych linii wysokiego napięcia i ułatwiłoby konsolidację wytwarzania energii elektrycznej w skali globalnej.

Obecnie istnieje kilka metod rozwiązania problemu bezprzewodowego przesyłu energii, jednak wszystkie jak dotąd pozwalają na osiągnięcie wyników nieistotnych w ujęciu globalnym; O kilometrach nawet nie mówimy. Metody takie jak transmisja ultradźwiękowa, laserowa i elektromagnetyczna mają istotne ograniczenia (małe odległości, konieczność bezpośredniej widoczności urządzeń nadawczych, ich wielkość, a w przypadku fal elektromagnetycznych bardzo niska skuteczność i zagrożenie dla zdrowia ze strony silnego pola). Dlatego najbardziej obiecujące osiągnięcia obejmują wykorzystanie pola magnetycznego, a dokładniej rezonansowej interakcji magnetycznej. Jednym z nich jest WiTricity, opracowany przez korporację WiTricity, założoną przez profesora MIT Marina Soljacica i kilku jego współpracowników.

Tak więc w 2007 roku udało im się przesłać prąd o mocy 60 W na odległość 2 m. Wystarczyło zapalić żarówkę, a jej sprawność wynosiła 40%. Jednak niezaprzeczalną zaletą zastosowanej technologii jest to, że praktycznie nie wchodzi ona w interakcję z istotami żywymi (natężenie pola, zdaniem autorów, jest 10 tysięcy razy słabsze niż to, które panuje w rdzeniu skanera rezonansu magnetycznego), ani z wyposażenie medyczne(rozruszniki serca itp.), ani innym promieniowaniem, co oznacza, że ​​nie będzie zakłócał np. działania tej samej sieci Wi-Fi.

Co jest najciekawsze Wydajność systemu Na WiTricity wpływa nie tylko rozmiar, geometria i konfiguracja cewek, a także odległość między nimi, ale także liczba odbiorców, i to w pozytywny sposób. Dwa urządzenia odbiorcze umieszczone w odległości od 1,6 do 2,7 m po obu stronach „anteny” nadawczej wykazywały o 10% lepszą skuteczność niż pojedynczo – rozwiązuje to problem podłączenia wielu urządzeń do jednego źródła zasilania.

Tak naprawdę w latach 70. technicznie zrealizował marzenia NATO i Stanów Zjednoczonych o ciągłym patrolowaniu powietrznym Iraku (Libii, Syrii itp.) dronami z kamerami, polowaniu (lub nagrywaniu) „terrorystów” on-line 24 godziny na dobę. .

W 1968 roku amerykański specjalista badań kosmicznych Peter E. Glaser zaproponował umieszczenie dużych paneli słonecznych na orbicie geostacjonarnej, a następnie przesłanie generowanej przez nie energii (na poziomie 5-10 GW) na powierzchnię Ziemi za pomocą dobrze skupionej wiązki promieniowania mikrofalowego, a następnie przekształcić ją w energię prądu stałego lub przemiennego o częstotliwości technicznej i dystrybuować ją do odbiorców.

Schemat ten umożliwił wykorzystanie intensywnego strumienia promieniowania słonecznego istniejącego na orbicie geostacjonarnej (~1,4 kW/m2) i przesłanie powstałej energii na powierzchnię Ziemi w sposób ciągły, niezależnie od pory dnia i warunków atmosferycznych. Ze względu na naturalne nachylenie płaszczyzny równikowej do płaszczyzny ekliptyki pod kątem 23,5 stopnia, satelita znajdujący się na orbicie geostacjonarnej jest oświetlany przez przepływ promieniowania słonecznego niemal w sposób ciągły, z wyjątkiem krótkich okresów w okolicach dni równonocy wiosennej i jesiennej, kiedy satelita ten wpada w cień Ziemi. Okresy te dają się dokładnie przewidzieć i łącznie nie przekraczają 1% całkowitej długości roku.

Częstotliwość oscylacji elektromagnetycznych wiązki mikrofal musi odpowiadać zakresom przeznaczonym do stosowania w przemyśle, badaniach naukowych i medycynie. Jeśli częstotliwość ta zostanie wybrana jako 2,45 GHz, wówczas warunki meteorologiczne, w tym gęste chmury i intensywne opady, praktycznie nie mają wpływu na efektywność przesyłu mocy. Pasmo 5,8 GHz jest atrakcyjne, ponieważ oferuje możliwość zmniejszenia rozmiaru anten nadawczych i odbiorczych. Jednakże wpływ warunków meteorologicznych wymaga tutaj dodatkowych badań.

Obecny poziom rozwoju elektroniki mikrofalowej pozwala mówić o dość dużej efektywności przenoszenia energii mikrofalowej przez wiązkę mikrofalową z orbity geostacjonarnej na powierzchnię Ziemi – około 70% ÷ 75%. W tym przypadku średnicę anteny nadawczej zwykle wybiera się na 1 km, a prostownica naziemna ma wymiary 10 km x 13 km dla szerokości geograficznej 35 stopni. SCES o mocy wyjściowej 5 GW ma gęstość mocy wypromieniowanej w środku anteny nadawczej 23 kW/m², a w środku anteny odbiorczej – 230 W/m².

Zbadano różne typy półprzewodnikowych i próżniowych generatorów mikrofal do anteny nadawczej SKES. William Brown wykazał w szczególności, że dobrze opracowane przez przemysł magnetrony, przeznaczone do kuchenek mikrofalowych, można również zastosować w układach anten nadawczych SKES, jeśli każda z nich jest wyposażona we własny obwód z ujemnym sprzężeniem zwrotnym w fazie względem zewnętrzny sygnał synchronizujący (tzw. magnetronowy wzmacniacz kierunkowy - MDA).

Najbardziej aktywne i systematyczne badania w obszarze SCES prowadziła Japonia. W 1981 roku pod kierownictwem profesorów M. Nagatomo i S. Sasaki w Instytucie Badań Kosmicznych w Japonii rozpoczęto badania nad opracowaniem prototypu SCES o mocy 10 MW, który mógłby zostać stworzony przy użyciu istniejących rakiet nośnych. Stworzenie takiego prototypu pozwala na zgromadzenie doświadczeń technologicznych i przygotowanie podstaw do tworzenia systemów komercyjnych.

Projekt otrzymał nazwę SKES2000 (SPS2000) i zyskał uznanie w wielu krajach na całym świecie.

W 2008 roku Marin Soljačić, adiunkt fizyki w Massachusetts Institute of Technology (MIT), został wybudzony ze słodkiego snu przez ciągły sygnał dźwiękowy jego telefonu komórkowego. „Telefon nie przestawał rozmawiać, żądając, abym go naładował” – powiedział Soljacic. Zmęczony i nie mając zamiaru wstawać, zaczął śnić, że telefon po powrocie do domu zacznie się sam ładować.

W latach 2012-2015 Inżynierowie z Uniwersytetu Waszyngtońskiego opracowali technologię, która umożliwia wykorzystanie Wi-Fi jako źródła energii do zasilania urządzeń przenośnych i ładowania gadżetów. Technologia została już uznana przez magazyn Popular Science za jedną z najlepszych innowacji 2015 roku. Wszechobecność technologii bezprzewodowej transmisji danych sama w sobie wywołała prawdziwą rewolucję. A teraz przyszła kolej na bezprzewodową transmisję energii drogą powietrzną, którą deweloperzy z Uniwersytetu Waszyngtońskiego nazwali (od Power Over WiFi).

W fazie testowej naukowcom udało się z powodzeniem naładować akumulatory litowo-jonowe i niklowo-metalowo-wodorkowe o małej pojemności. Korzystanie z routera Asus RT-AC68U i kilku czujników znajdujących się w odległości 8,5 metra od niego. Czujniki te przekształcają energię fali elektromagnetycznej w prąd stały o napięciu od 1,8 do 2,4 V, który jest niezbędny do zasilania mikrokontrolerów i systemów czujników. Osobliwością tej technologii jest to, że jakość sygnału roboczego nie ulega pogorszeniu. Wystarczy przeflashować router i można go używać jak zwykle, a także zasilać urządzenia o niskim poborze mocy. W jednej z demonstracji pomyślnie zasilono małą kamerę monitorującą o niskiej rozdzielczości umieszczoną w odległości ponad 5 metrów od routera. Następnie tracker fitness Jawbone Up24 został naładowany do 41%, co zajęło 2,5 godziny.

Na podchwytliwe pytania, dlaczego te procesy nie wpływają negatywnie na jakość sieciowego kanału komunikacji, twórcy odpowiedzieli, że staje się to możliwe dzięki temu, że reflashowany router podczas swojej pracy wysyła pakiety energii kanałami niezajętymi przez transmisję informacji. Doszli do tej decyzji, gdy odkryli, że w okresach ciszy energia po prostu wypływa z systemu, ale można ją wykorzystać do zasilania urządzeń małej mocy.

W trakcie badań system PoWiFi umieszczono w sześciu domach, a mieszkańców poproszono o normalne korzystanie z Internetu. Załaduj strony internetowe, oglądaj przesyłane strumieniowo filmy, a następnie powiedz nam, co się zmieniło. W efekcie okazało się, że wydajność sieci w ogóle się nie zmieniła. Oznacza to, że Internet działał jak zwykle, a obecność dodanej opcji nie była zauważalna. A to były dopiero pierwsze testy, kiedy przez Wi-Fi zebrano stosunkowo niewielką ilość energii.

W przyszłości technologia PoWiFi mogłaby z powodzeniem służyć do zasilania czujników wbudowanych w urządzenia gospodarstwa domowego i sprzęt wojskowy, aby móc nimi sterować bezprzewodowo i przeprowadzać zdalne ładowanie/ładowanie.

Transfer energii dla UAV jest istotny (najprawdopodobniej już wykorzystujący technologię lub z samolotu transportowego):


Pomysł wygląda całkiem kusząco. Zamiast dzisiejszych 20-30 minut lotu:
→
→


→ Firma Intel obsługiwała pokaz dronów podczas występu Lady Gagi w przerwie meczu Super Bowl –
zyskaj 40–80 minut, ładując drony za pomocą technologii bezprzewodowej.

Pozwól mi wyjaśnić:
-w dalszym ciągu konieczna jest wymiana dronów (algorytm roju);
-konieczna jest także wymiana dronów i statków powietrznych (macicy) (centrum dowodzenia, korekta ochrony wojskowej, retargeting, polecenie eliminacji, zapobieganie „przyjaznemu ostrzałowi”, przekazywanie informacji wywiadowczych i poleceń do użycia).

Kto następny w kolejce?

Notatka: Typowa stacja bazowa WiMAX emituje moc na poziomie około +43 dBm (20 W), a stacja mobilna zazwyczaj transmituje na poziomie +23 dBm (200 mW).

Dopuszczalne poziomy promieniowania stacji bazowych komunikacji mobilnej (900 i 1800 MHz, całkowity poziom ze wszystkich źródeł) w obszarach sanitarnych i mieszkalnych w niektórych krajach znacznie się różnią:
Ukraina: 2,5 µW/cm². (najtwardszy standard sanitarny w Europie)
Rosja, Węgry: 10 µW/cm².
Moskwa: 2,0 µW/cm². (norma istniała do końca 2009 roku)
USA, kraje skandynawskie: 100 µW/cm².

Tymczasowo dopuszczalny poziom(VDU) z radiotelefonów przenośnych (MRT) dla użytkowników radiotelefonów w Federacji Rosyjskiej określa się na 10 μW/cm² (Rozdział IV - Wymagania higieniczne dla ruchomych lądowych stacji radiokomunikacyjnych SanPiN 2.1.8/2.2.4.1190-03).

W USA Certyfikat wydawany jest przez Federal Communications Commission (FCC) dla urządzeń komórkowych, których maksymalny poziom SAR nie przekracza 1,6 W/kg (a moc pochłoniętego promieniowania jest zredukowana do 1 grama tkanki narządu ludzkiego).

W Europie, zgodnie z międzynarodową dyrektywą Komisji ds. Ochrony przed Promieniowaniem Niejonizującym (ICNIRP), wartość SAR telefonu komórkowego nie powinna przekraczać 2 W/kg (moc pochłoniętego promieniowania zmniejsza się do 10 gramów tkanki narządów ludzkich) .

Niedawno w Wielkiej Brytanii za bezpieczny poziom SAR uznano 10 W/kg. Podobny obraz zaobserwowano w innych krajach. Maksymalnej wartości SAR przyjętej w normie (1,6 W/kg) nie można nawet z całą pewnością przypisać do „twardych” lub „miękkich” standardów. Przyjęte w USA i Europie standardy określania wartości SAR (wszelkie regulacje dotyczące promieniowania mikrofalowego z telefonów komórkowych, o których mowa, opierają się wyłącznie na efekcie termicznym, czyli związanym z nagrzewaniem tkanek narządów ludzkich).

KOMPLETNY CHAOS.

Medycyna nie dała jeszcze jednoznacznej odpowiedzi na pytanie: czy mobile/WiFi jest szkodliwe i w jakim stopniu? Co stanie się z bezprzewodowym przesyłaniem prądu z wykorzystaniem technologii mikrofalowych?

Tutaj moc nie jest watami i milami watów, ale kW...

Linki, wykorzystane dokumenty, zdjęcia i filmy:
„(JOURNAL OF RADIO ELECTRONICS!” N 12, 2007 (ENERGIA ELEKTRYCZNA Z KOSMIERA - SOLAR SPACE ELEKTROWNIE, V. A. Banke)
„Elektronika mikrofalowa – perspektywy w energetyce kosmicznej” V. Banke, doktor nauk fizycznych i matematycznych.
www.nasa.gov
www. whdi.org
www.obrona.gov
www.witricity.com
www.ru.pinterest.com
www. raytheon.com
www. ausairpower.net
www. wikipedia.org
www.slideshare.net
www.homes.cs.washington.edu
www.dailywireless.org
www.digimedia.ru
www. Powercoup.by
www.researchgate.net
www. proelectro.info
www.youtube.com

Ten prosty obwód, który może zasilić żarówkę bez użycia przewodów, z odległości niemal 2,5 cm! Obwód ten działa zarówno jako konwerter podwyższający napięcie, jak i bezprzewodowy nadajnik i odbiornik mocy. Jest bardzo prosty w wykonaniu i po udoskonaleniu może być używany różne sposoby. Więc zacznijmy!

Krok 1. Niezbędne materiały i narzędzia.

  1. Tranzystor NPN. Użyłem 2N3904, ale możesz użyć dowolnego tranzystora NPN, na przykład BC337, BC547 itp. (Każdy tranzystor PNP będzie działał, pamiętaj tylko o zachowaniu polaryzacji połączeń.)
  2. Drut nawinięty lub izolowany. Około 3-4 metry drutu powinny wystarczyć (druty nawojowe, same druty miedziane w bardzo cienkiej izolacji emaliowanej). Przewody z większości urządzeń elektronicznych, takich jak transformatory, głośniki, silniki elektryczne, przekaźniki itp. będą działać.
  3. Rezystor o rezystancji 1 kOhm. Rezystor ten będzie służył do ochrony tranzystora przed spaleniem w przypadku przeciążenia lub przegrzania. Można zastosować wyższe wartości rezystancji do 4-5 kOhm. Możesz pominąć rezystor, ale ryzykujesz szybsze rozładowywanie akumulatora.
  4. Dioda LED. Użyłem bardzo jasnej białej diody LED o średnicy 2 mm. Możesz użyć dowolnej diody LED. W rzeczywistości celem diody LED jest jedynie pokazanie funkcjonalności obwodu.
  5. Bateria rozmiaru AA o napięciu 1,5 V. (Nie używaj akumulatorów wysokiego napięcia, chyba że chcesz uszkodzić tranzystor.)

Wymagane narzędzia:

1) Nożyczki lub nóż.

2) Lutownica (opcjonalnie). Jeśli nie masz lutownicy, możesz po prostu skręcić przewody. Ja tak zrobiłem gdy nie miałem lutownicy. Jeśli chcesz wypróbować obwód bez lutowania, nie ma problemu.

3) Zapalniczka (opcjonalnie). Użyjemy zapalniczki, aby spalić izolację na przewodzie, a następnie za pomocą nożyczek lub noża zeskrobujemy pozostałą izolację.

Krok 2: Obejrzyj film, aby dowiedzieć się, jak to zrobić

Krok 3: Krótki przegląd wszystkich kroków.

Przede wszystkim musisz wziąć przewody i zrobić cewkę, nawijając 30 zwojów wokół okrągłego, cylindrycznego przedmiotu. Nazwijmy tę cewkę A. Za pomocą tego samego okrągłego przedmiotu zaczynamy tworzyć drugą cewkę. Po nawinięciu 15. zwoju utwórz odgałęzienie w postaci pętli z drutu, a następnie nawiń kolejne 15 zwojów na cewkę. Więc teraz masz cewkę z dwoma końcami i jednym odgałęzieniem. Nazwijmy tę cewkę B. Zawiąż węzły na końcach drutów, aby same się nie rozwijały. Spalić izolację na końcach przewodów i na kranie obu cewek. Możesz także użyć nożyczek lub striptizerki. Upewnij się, że średnice i liczba zwojów obu cewek są równe!

Utwórz nadajnik: weź tranzystor i umieść go tak, aby płaska strona była skierowana do góry i do ciebie. Pin po lewej stronie zostanie podłączony do emitera, środkowy będzie pinem bazowym, a pin po prawej stronie zostanie podłączony do kolektora. Weź rezystor i podłącz jeden z jego końców do zacisku bazowego tranzystora. Weź drugi koniec rezystora i podłącz go do jednego z końców (nie odczepu) cewki B. Weź drugi koniec cewki B i podłącz go do kolektora tranzystora. Jeśli chcesz, możesz podłączyć mały kawałek drutu do emitera tranzystora (będzie działać jako przedłużenie emitera).

Skonfiguruj odbiornik. Aby utworzyć odbiornik, weź cewkę A i podłącz jej końce do różnych pinów diody LED.

Ukończyłeś diagram!

Krok 4: Schemat obwodu.

Tutaj widzimy schemat nasze połączenie. Jeśli nie znasz niektórych symboli na schemacie, nie martw się. Poniższe zdjęcia pokazują wszystko.

Krok 5: Rysowanie połączeń obwodu.

Tutaj widzimy objaśniający rysunek połączeń naszego obwodu.

Krok 6. Korzystanie ze schematu.

Po prostu weź cewkę B i podłącz ją do dodatniego końca akumulatora. Podłącz ujemny biegun akumulatora do emitera tranzystora. Teraz, jeśli przesuniesz cewkę LED bliżej cewki B, dioda LED zaświeci się!

Krok 7: Jak można to naukowo wyjaśnić?

(Spróbuję tylko wyjaśnić naukę tego zjawiska prostymi słowami i analogiami, ale wiem, że mogę się mylić. Aby właściwie wyjaśnić to zjawisko, będę musiał zagłębić się we wszystkie szczegóły, które nie jestem w stanie tego zrobić, więc chcę tylko podać ogólne analogie, aby wyjaśnić obwód).

Obwód nadajnika, który właśnie stworzyliśmy, jest obwodem oscylatora. Być może słyszałeś o tak zwanym obwodzie Złodzieja Joule'a, ale jest on uderzająco podobny do obwodu, który stworzyliśmy. Obwód Joule Thief pobiera energię elektryczną z akumulatora 1,5 V i wytwarza energię elektryczną przy wyższym napięciu, ale z tysiącami odstępów pomiędzy nimi. Dioda LED potrzebuje tylko 3 V do zaświecenia, ale w tym obwodzie może z łatwością zaświecić się za pomocą baterii 1,5 V. Zatem obwód Złodzieja Joule'a jest znany zarówno jako konwerter podwyższający napięcie, jak i emiter. Utworzony przez nas obwód jest jednocześnie emiterem i przetwornikiem podwyższającym napięcie. Może jednak pojawić się pytanie: „Jak zapalić diodę LED na odległość?” Dzieje się tak na skutek indukcji. W tym celu można na przykład użyć transformatora. Standardowy transformator ma rdzeń po obu stronach. Załóżmy, że drut po obu stronach transformatora ma taki sam rozmiar. Kiedy prąd elektryczny przepływa przez jedną cewkę, cewki transformatora stają się elektromagnesami. Jeżeli przez cewkę przepływa prąd przemienny, wówczas napięcie oscyluje wzdłuż sinusoidy. Dlatego gdy prąd przemienny przepływa przez cewkę, drut nabiera właściwości elektromagnesu, a następnie ponownie traci elektromagnetyzm, gdy napięcie spada. Cewka drutu staje się elektromagnesem, a następnie traci swoje właściwości elektromagnetyczne z tą samą prędkością, w której magnes wysuwa się z drugiej cewki. Kiedy magnes szybko przemieszcza się przez cewkę drutu, wytwarzany jest prąd, więc oscylujące napięcie jednej cewki na transformatorze indukuje prąd w drugiej cewce drutu, a prąd jest przesyłany z jednej cewki do drugiej bez przewodów. W naszym obwodzie rdzeniem cewki jest powietrze, a przez pierwszą cewkę przechodzi napięcie prądu przemiennego, indukując w ten sposób napięcie w drugiej cewce i zapalając żarówki!!

Krok 8. Korzyści i wskazówki dotyczące ulepszeń.

Zatem w naszym obwodzie po prostu użyliśmy diody LED, aby pokazać efekt obwodu. Ale mogliśmy zrobić więcej! Obwód odbiornika pobiera energię elektryczną z prądu przemiennego, dzięki czemu możemy ją wykorzystać do oświetlenia świetlówki! Możesz także wykorzystać nasz obwód do robienia ciekawych sztuczek, zabawnych prezentów itp. Aby zmaksymalizować wyniki, możesz eksperymentować ze średnicą cewek i liczbą zwojów cewek. Możesz także spróbować spłaszczyć cewki i zobaczyć, co się stanie! Możliwości są nieskończone!!

Krok 9. Powody, dla których obwód może nie działać.

Jakie problemy możesz napotkać i jak je naprawić:

  1. Tranzystor robi się zbyt gorący!

Rozwiązanie: Czy użyłeś rezystora o wymaganych parametrach? Za pierwszym razem nie użyłem rezystora i mój tranzystor zadymił. Jeśli to nie zadziała, spróbuj użyć koszulki termokurczliwej lub użyj tranzystora wyższej klasy.

  1. Dioda LED nie świeci się!

Rozwiązanie: Przyczyn może być wiele. Najpierw sprawdź wszystkie połączenia. Przez przypadek zmieniłem w swoim połączeniu bazę i kolektor i tak się stało wielki problem Dla mnie. Dlatego najpierw sprawdź wszystkie połączenia. Jeśli masz urządzenie takie jak multimetr, możesz za jego pomocą sprawdzić wszystkie połączenia. Upewnij się także, że obie cewki mają tę samą średnicę. Sprawdź, czy w Twojej sieci nie ma zwarcia.

Nie są mi znane żadne inne problemy. Ale jeśli je spotkasz, daj mi znać! Postaram się pomóc jak tylko będę mógł. Poza tym jestem uczniem 9 klasy szkoły i moja wiedza naukowa są bardzo ograniczone, więc jeśli znajdziesz jakieś błędy w mojej pracy, daj mi znać. Sugestie dotyczące ulepszeń są więcej niż mile widziane. Powodzenia z projektem!


Ludzkość dąży do całkowitej rezygnacji z przewodów, gdyż według wielu ograniczają one możliwości i nie pozwalają na całkowicie swobodne działanie. A co by było, gdyby to samo można było zrobić w przypadku przesyłu energii elektrycznej? Odpowiedź na to pytanie można znaleźć w ta recenzja, który jest poświęcony filmowi na temat produkcji domowej konstrukcji, która w małych rozmiarach przedstawia możliwość przesyłania energii elektrycznej bez bezpośredniego łączenia przewodów.

Będziemy potrzebować:
- kabel miedziany mała średnica o długości 7 m;
- cylinder o średnicy 4 cm;
- bateria AA;
- Skrzynka akumulatora;
- rezystor 10 omów;
- tranzystor C2482;
- Dioda LED.


Bierzemy drut o długości 4 metrów i zginamy go na pół, tak aby na jednym końcu pozostały dwa druty, a zagięta część na drugim końcu.


Bierzemy jeden drut, zginamy go w dowolnym kierunku i zaczynamy nawijać na cylinder.


Po dotarciu do środka również zostawiamy podwójny drut w dowolnym kierunku i kontynuujemy nawijanie, aż pozostanie mały kawałek, który również należy pozostawić.


Powstały pierścień z trzema końcami należy zdjąć z cylindra i zabezpieczyć taśmą izolacyjną.


Teraz bierzemy drugi kawałek drutu o długości 3 m i nawijamy go w zwykły sposób. Oznacza to, że w tym przypadku musimy uzyskać nie trzy końce, jak w przypadku poprzedniego uzwojenia, ale dwa.


Ponownie zabezpieczamy powstały pierścień taśmą elektryczną.


Końce drutu należy oczyścić, ponieważ są one pokryte ochronną warstwą lakieru.


Aby uprościć proces montażu domowego produktu, przedstawiamy Państwu autorski schemat połączeń.


Ze schematu wynika, że ​​do podłączenia zasilania rezystora i tranzystora przeznaczona jest cewka z trzema wyjściami, a do drugiej cewki, która ma dwa końce, należy podłączyć diodę LED.






W ten sposób można uzyskać całkowicie spektakularny i ciekawy domowy produkt, który w razie potrzeby można zmodernizować i zwiększyć moc, dodając liczbę zwojów i eksperymentując. Zwracamy również uwagę na fakt, że świecenie diody LED, która pełni jednocześnie funkcję testera, zależy od strony zbliżenia cewek. Oznacza to, że jeśli światło nie zaświeci się za pierwszym razem, powinieneś spróbować odwrócić cewkę i zrobić to jeszcze raz.